[发明专利]一种耐磨超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明一种耐磨超疏水涂层的制备方法,将硅酸酯8.4%～23.2％、长链硅氧烷偶联剂4.8%～9.5％、去离子水3.1%～9.4％、醇类溶剂59.7%～75.6％、碱性催化剂0.15%～0.22％混合反应得到超疏水二氧化硅；将丙烯酸酯A 4.5%～11.2%、丙烯酸酯B 3.9%～25.4％、其他组分15.4%～42.2%、热引发剂1.4%～6.3%和溶剂45%～70%搅拌反应得到丙烯酸酯共聚物；将超疏水二氧化硅、丙烯酸酯共聚物、醇类溶剂按1～5∶8∶70的比例混合均匀后喷涂至基材上，再经固化得到耐磨超疏水涂层。本发明过程简单易控，涂层基材适应性好、耐摩擦、附着力强、使用寿命长，对环境友好。

技术领域

本发明涉及一种耐磨超疏水涂层的制备方法，具体属于涂料制备技术领域。

背景技术

在过去几十年里，超疏水材料因为在自清洁、油水分离、防覆冰等领域被大量使用而被人们所熟知。构造超疏水材料的两大关键因素分别是微纳米结构与低表面能。对于金属材料，传统的方法是通过刻蚀材料获得微纳米结构，保护材料的前提是对材料进行一定的损毁是非常不合理的。其他方法诸如静电纺丝对设备要求高，并不适合大规模的生产制造。另外，超疏水材料的耐磨耐久性不强，限制了它在很多领域的使用。为了增强其耐磨性延长使用寿命，一种可能的方法是赋予材料自修复性能，当材料被摩擦掉最表面的一层时，其低表面能物质在环境刺激下自发地迁移至材料表面，完成超疏水“自修复”，但是实际证明，即使研发出这种类型的自修复超疏水材料，也很难满足现实中对材料的应用要求。

目前耐磨超疏水涂层要么只能在同一基材上使用的，要么满足耐磨条件但是表面超疏水功能不均匀，更有可能使用难以降解的氟类偶联剂作为疏水改性剂对环境造成危害。本发明以低成本、基材适应性，且在满足涂层耐磨性能同时兼顾环境友好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨超疏水涂层的制备方法，方法简便无毒，可大规模制备生产，可解决现在超疏水材料难以大规模生产及耐久性不好的问题。

本发明是这样来实现的，一种耐磨超疏水涂层的制备方法包括以下三步骤：

步骤1：超疏水二氧化硅的制备

按质量百分比计，控制硅酸酯8.4%～23.2％，长链硅氧烷偶联剂4.8%～9.5％，去离子水3.1%～9.4％，醇类溶剂59.7%～75.6％，碱性催化剂0.15%～0.22％；

按照上述原料比例，将硅酸酯、长链硅氧烷偶联剂加入醇类溶剂和去离子水的混合溶剂中，其后再加入碱性催化剂，60～70℃搅拌混合6～16h，得到长链硅氧烷偶联剂改性的超疏水二氧化硅；其中，硅酸酯和长链硅氧烷偶联剂在混合溶剂中的浓度不超过0.45 mol/L；

步骤2：丙烯酸酯共聚物的制备：

按质量百分比计，控制丙烯酸酯A组分4.5%～11.2%，丙烯酸酯B组分3.9%～25.4％，其他组分15.4%～42.2%，热引发剂1.4%～6.3%，溶剂45%～70%；

将上述物料在65～70℃，搅拌混合7～14h，得到丙烯酸酯共聚物；

步骤3：涂层的制备

按质量百分比计，控制超疏水二氧化硅、丙烯酸酯共聚物、醇类溶剂的比例为1～5∶8∶70，混合均匀后喷涂至基材上，喷枪与基材的基板距离30cm，喷枪口径1.0 mm，控制喷涂压力0.8 Mpa，时间2s喷涂一层涂层；喷涂完后，厚度为200～300μm的涂层于室温下固化5～60min成膜，得到耐磨超疏水涂层。

所述的醇类溶剂为甲醇、乙醇或者异丙醇中的一种或几种的组合。

所述的硅酸酯为正硅酸四丁酯、 正硅酸丙酯，硅酸乙酯或者正硅酸甲酯中的一种或三种的组合；